JP2012241532A - Ignition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主に内燃機関に用いられる容量放電式の点火装置に関するものである。 The present invention relates to a capacity discharge type ignition device mainly used for an internal combustion engine.
近年、環境保全、燃料枯渇の問題が提起されており、自動車業界においてもこれらへの対応が急務となっている。この対応の一例として、成層混合気を利用したエンジンの超希薄燃焼、いわゆる成層リーン燃焼がある。成層リーン燃焼は、燃焼室内の一部領域、点火プラグ近傍の領域のみに可燃の空気/燃料の混合気を形成しこれを燃焼させる手法であって、吸気損失を低減、熱膨張率を向上することができる。
また、成層リーン燃焼は点火プラグ近傍のみに燃料を集めるため、スワール流と呼ばれる空気の流れを利用する方式が広く利用されている。これは、空気が渦(スワール)の中心に向かって流れるという性質を利用したもので、点火プラグを渦の中心に配置し渦にのせて燃料を流せば、点火プラグ付近に燃料を集めることができ、従って成層リーン燃焼が可能となる。
In recent years, problems of environmental conservation and fuel depletion have been raised, and the automobile industry is urgently required to respond to these problems. As an example of this countermeasure, there is an ultra lean combustion of the engine using a stratified mixture, so-called stratified lean combustion. Stratified lean combustion is a technique in which a combustible air / fuel mixture is formed only in a part of the combustion chamber and in the vicinity of the spark plug and burns it. This reduces intake loss and increases the coefficient of thermal expansion. be able to.
In addition, since stratified lean combustion collects fuel only in the vicinity of the spark plug, a method using an air flow called a swirl flow is widely used. This uses the property that air flows toward the center of the vortex (swirl), and if the spark plug is placed in the center of the vortex and fuel flows through the vortex, the fuel can be collected near the spark plug. Stratified lean combustion is therefore possible.
従って、成層リーン燃焼においては、可燃混合気の分布にバラツキが生じる場合があり、従って着火機会の観点で長期間の火花放電が要求される。また、混合気の濃度にもバラツキがあり、点火プラグへのカーボン固着による燻りリークが発生し易くなる状況がある。この観点から成層リーン燃焼においては、エネルギーのリーク経路が生成されている状況下においても確実に火花放電を発生できるよう、高い2次電流が要求される。 Therefore, in stratified lean combustion, the distribution of the combustible air-fuel mixture may vary, and therefore, long-term spark discharge is required from the viewpoint of ignition opportunities. In addition, there is a variation in the concentration of the air-fuel mixture, and there is a situation in which stagnation leak due to carbon sticking to the spark plug tends to occur. From this viewpoint, in stratified lean combustion, a high secondary current is required so that spark discharge can be reliably generated even in a situation where an energy leak path is generated.
これに対し、特許文献1に記載の点火装置が提案されている。特許文献1に記載の点火装置は、点火プラグの電極間で絶縁破壊を起こすために容量放電式の点火方法を用い、この後の誘導放電を維持するために予めエネルギーを蓄積したコイルから点火コイルの1次側へエネルギーを断続的に供給することで点火プラグの電極間に交流の火花放電を連続して発生させるものであり、高い初期2次電流と長期間の火花放電の両立を実現している。
On the other hand, an ignition device described in
一方で、点火プラグ付近には可燃混合気の激しい渦流、流動が発生しており、燃料を着火するための火花放電の開始、継続を困難にしている。火花放電は、電極間に高電圧を印加することで電極間の分子をα作用等によりプラズマ化、このプラズマを伝って電流が流れる現象であるが、上記のような激しい流動によりプラズマ化した分子そのものが流されたり、もしくは冷やされてプラズマが消失してしまう現象(吹飛び現象)があり、火花放電を開始し難い状態となり、放電を開始できたとしても、電流を流すための道(プラズマ)が消えてしまえば、火花放電はそこで途切れてしまう。 On the other hand, intense vortex and flow of the combustible air-fuel mixture are generated in the vicinity of the spark plug, making it difficult to start and continue the spark discharge for igniting the fuel. Spark discharge is a phenomenon in which molecules between electrodes are turned into plasma by α action, etc. by applying a high voltage between the electrodes, and current flows through this plasma. There is a phenomenon (blown phenomenon) in which the plasma itself disappears when it is flowed or cooled, and it becomes difficult to start spark discharge, and even if the discharge can be started, the path for flowing current (plasma) ) Disappears, the spark discharge is interrupted there.
上記特許文献1に記載の点火装置においては、低放電電流での動作時は前記吹飛び現象が発生し易いという問題があった。すなわち、火花放電の放電電流そのものも、道であるプラズマ生成に寄与しており、放電電流が大きければ、道が飛ばされても電流自身で道を補修することができるので道が途切れ難く、前記吹飛び現象が発生し難いといえるが、逆に放電電流が小さければ、電流自身の作るプラズマが少なく、道の補修が間に合わない場合が発生し、従って道が途切れ易く、前記吹飛び現象が発生し易いといえる。
そして放電が一度途切れてしまうと、点火プラグの電極間で再度絶縁破壊を起こすことはできず、そこで火花放電は途切れ、終了となってしまう。
The ignition device described in
Once the discharge is interrupted, dielectric breakdown cannot occur again between the electrodes of the spark plug, and the spark discharge is interrupted and terminated.
また点火プラグの電極間に燻りリーク経路がある状況下では、容量放電式により初回の絶縁破壊は可能であるが、この後の火花放電電流が小さければ、リーク経路から逃げるエネルギーの割合が大きく、前記同様、火花放電を維持できなくなってしまう場合があり、着火機会を逸失してしまうこととなる。
また、特許文献1に記載の点火装置では、通常運転時と成層リーン燃焼時とそれぞれ別のDC/DCコンバータを備えた、より大きな放電電流を発生させる仕組みを提案しているが、このためにはより大きなDC/DCコンバータと、より大きなエネルギー蓄積コイルが必要となり、発熱と製品の大きさに課題が残る。
Also, under the situation where there is a leakage path between the electrodes of the spark plug, the first dielectric breakdown is possible by the capacitive discharge method, but if the spark discharge current after this is small, the proportion of energy escaping from the leakage path is large, As described above, spark discharge may not be maintained, and the opportunity for ignition is lost.
In addition, the ignition device described in
この発明は、上記のような問題点を解決することを目的とするものであって、高い2次電流と長期間の火花放電を実現し、火花放電が途切れても再度絶縁破壊を発生させ、火花放電を再開できる、コンパクトな容量放電式の点火装置を提供するものである。 The present invention is intended to solve the above-described problems, and realizes a high secondary current and a long-term spark discharge, and generates a dielectric breakdown again even when the spark discharge is interrupted. A compact capacitive discharge type ignition device capable of resuming spark discharge is provided.
この発明における点火装置は、点火プラグに高電圧を供給する点火コイルと、前記点火コイルにエネルギーを供給するエネルギー供給装置と、前記点火コイルと前記エネルギー供給装置との間に配置された第1のスイッチと、前記第1のスイッチの導通を制御する制御装置とを備えた点火装置であって、前記エネルギー供給装置は、直流電源と、前記直流電源につながる共振コイルと、前記共振コイルにつながる点火コンデンサと、前記点火コンデンサとアースとの間に配置される第2のスイッチとを備え、前記エネルギー供給装置は、前記制御回路からの第1の指令によって前記第2のスイッチがON、前記第1のスイッチがOFFされることにより、前記共振コイルと前記点火コンデンサとでLC共振を発生させ、前記直流電源の出力電圧値よりも絶対値が大きな電圧値となるよう前記点火コンデンサを充電し、前記制御回路からの第2の指令によって前記第2のスイッチがOFF、前記第1のスイッチがONされることにより、前記点火コンデンサのエネルギーを前記点火コイルに供給するようにすることを特徴とするものである。 The ignition device according to the present invention includes an ignition coil that supplies a high voltage to an ignition plug, an energy supply device that supplies energy to the ignition coil, and a first that is disposed between the ignition coil and the energy supply device. An ignition device comprising a switch and a control device for controlling conduction of the first switch, wherein the energy supply device includes a DC power source, a resonance coil connected to the DC power source, and an ignition connected to the resonance coil A capacitor, and a second switch disposed between the ignition capacitor and ground, and the energy supply device is configured such that the second switch is turned on by a first command from the control circuit, and the first switch When the switch is turned off, LC resonance occurs between the resonance coil and the ignition capacitor, and the output voltage of the DC power supply The ignition capacitor is charged so that the absolute value becomes a voltage value larger than that, and the second switch is turned off and the first switch is turned on by a second command from the control circuit. The energy of the capacitor is supplied to the ignition coil.
この発明の点火装置によれば、高い2次電流と長期間の火花放電を実現でき、火花放電が途切れても再度絶縁破壊を発生させ、火花放電を再開でき、かつ装置を小型化できるようになる。 According to the ignition device of the present invention, a high secondary current and a long-term spark discharge can be realized, and even if the spark discharge is interrupted, a dielectric breakdown is generated again, the spark discharge can be resumed, and the device can be downsized. Become.
実施の形態1.
本発明になる点火装置の概略構成を図1に示しており、図1において、点火プラグ101に火花放電を発生させるための高電圧を供給する点火コイル102に対し、エネルギー供給装置104からエネルギーを供給する。前記点火コイル102とエネルギー供給装置104との間には第1のスイッチ105が配置され、制御装置103により所定のスイッチング制御がなされる。前記エネルギー供給装置104は、バッテリ等からなる直流電源110と、この直流電源110につながる共振コイル111と、この共振コイルにつながる点火コンデンサ112と、前記点火コンデンサ112とアース109との間に配置される第2のスイッチ113とから構成されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an ignition device according to the present invention. In FIG. 1, energy is supplied from an
前記エネルギー供給装置104は制御装置103からの制御信号に基づいてエネルギーを蓄積する。蓄積されたエネルギーは、制御装置103の指示に基づき第1のスイッチ105を介して点火コイル102へと供給される。点火コイル102はこのエネルギーの供給に応じて高電圧を発生し、この高電圧を点火プラグ101の電極間に印加する。これにより点火プラグ101の電極間で絶縁破壊、火花放電が発生される。
The
図2はこの発明の実施の形態1における点火装置の具体的回路構成図を示しており、図中、図1と同一および相当部分には同一符号を付している。図2において、直流電源110は周知のDC/DCコンバータ203で構成されており、付加的に後で説明するモニター回路204および電圧調整回路205が付属されている。上記第1のスイッチ105および第2のスイッチ113はIGBTで構成された例を示しているが、これに限らずパワートランジスタ、MOSFET等で代置することができる。ハーフブリッジ駆動回路202は上記第1のスイッチ105および第2のスイッチ113を駆動するためのものであり、特にフローティング状態にある上記第1のスイッチ105のエミッタ(ソース)の電位を安定化するために用いられるものであって、市販のもので良い。
FIG. 2 shows a specific circuit configuration diagram of the ignition device according to
直流電源110のDC/DCコンバータ203はバッテリ100の電圧を昇圧し、短時間であれば十分な直流電流を供給することができる。直流電源110とアース109との間に、共振コイル111、点火コンデンサ112および第2のスイッチ113が直列に配置される。また点火コンデンサ112と点火コイル102との間には第1のスイッチ105が設置され、これら第1のスイッチ105および第2のスイッチ113は制御装置103によりON/OFFが制御される。
The DC /
続いて図2の回路動作をエネルギー供給装置104の内部動作を含めて説明する。第1のスイッチ105がOFF、つまり点火コンデンサ112と点火コイル102との間が非導通の状態で第2のスイッチ113をON、つまり点火コンデンサ112とアース109との間を導通状態にすると、直流電源110からアース109に向かって電流が流れ始める。このとき共振コイル111と点火コンデンサ112との間でLC共振が発生し、直流電源110の電圧よりも高いところまで電圧が引き上げられる。この引き上げられた電圧により点火コンデンサ112は非常に高速に、かつ直流電源110の電圧より高い電圧まで充電される。
Next, the circuit operation of FIG. 2 will be described including the internal operation of the
点火コンデンサ112の充電が完了した後、第2のスイッチ113をOFF、第1のスイッチ105をONにすると、点火コンデンサ112に蓄積された電荷が点火コイル102へと流れ込み、それに応じて点火コイル102は高電圧を発生する。この高電圧により点火プラグ101の両電極間に火花放電が発生し、内燃機関の点火動作が実行されるものである。
After the charging of the
前述したように実施の形態1の点火装置にあっては、点火コンデンサ112を非常に高速に充電できるので、エネルギー供給装置104の構成要素が1回路であっても、例えば、点火コンデンサ112が1回路のみであっても、点火コイル102の2次コイル102bを複数個設けることにより、複数気筒へのエネルギー供給をまかなうことができる。
つまりエネルギー供給源を共通化することができるので、装置を小型化、低コスト化することができる。
As described above, in the ignition device according to the first embodiment, the
That is, since the energy supply source can be shared, the apparatus can be reduced in size and cost.
また、製品としてはエネルギー供給装置104を同一のパッケージに収めるのが良い。もしくはエネルギー供給装置104そして後述する第1のスイッチ105、第2のスイッチ113を駆動するためのハーフブリッジ駆動装置202を併せて同一のパッケージに収めても良いし、さらに制御装置103を加えて同一パッケージとしても良い。
As a product, the
次に本発明の点火装置を利用した多重点火の動作について説明する。
先ず、直流電源部110は、バッテリ電圧をDC/DCコンバータ203により100V以上まで昇圧し、後段に十分な電流を供給できるようにコンデンサ201の充電を行う。以降、このコンデンサ201をタンクコンデンサと称することにする。
Next, the operation of multiple ignition using the ignition device of the present invention will be described.
First, the DC
タンクコンデンサ201の容量は、点火コンデンサ112の容量に対して十分に大きくしておく必要がある。点火コンデンサ112へのエネルギー供給の大半はこのタンクコンデンサ201が担うことになるので、多重点火のように短期間で複数回のエネルギー供給が必要になるケースを想定すると、十分な容量差を確保しておく必要がある。本例ではタンクコンデンサ201の容量を10μ〜100μF程度、点火コンデンサ(112)の容量を0.5μ〜5μF程度とし、10〜20倍程度の容量差をとるように選択している。
The capacity of the
タンクコンデンサ201の両端間電位差はモニタ回路204で常時モニタしておき、例えば抵抗分圧点206の電位がツェナーダイオード(アバランシェダイオードでも良い)207の降伏電圧に達するとトランジスタ208をONさせてDC/DCコンバータ203による昇圧動作を停止させるようにしておく。これにより電力の浪費を抑え、不要な発熱を抑えることができるので、更に装置の小型化、低コスト化に寄与することができる。
The potential difference between both ends of the
また、図2のモニタ回路204に電圧調整回路205を付加することにより、点火コイル102へ供給するエネルギーを運転状態に合わせて可変とし、更に装置を低消費電力化、点火プラグ101を長寿命化することができる。例えば制御装置103から電圧調整回路205に制御信号を送ることにより、内部のトランジスタ209がONになると、抵抗分圧点206での分圧電位が低下する。ツェナーダイオード207の降伏電圧は変化しないので、この降伏電圧に到達するためにはタンクコンデンサ201の充電電圧をより高くすることが必要になり、従って、タンクコンデンサ201の両端間電位差を調節することができようになる。これにより点火コンデンサ112の充電量が調整できるので、点火コイル102の2次巻線102bに発生する2次電圧V2や2次電流I2の大きさを調整できる。
In addition, by adding a
上記タンクコンデンサ201の充電目標は、例えばメインが100V、切替え後は160Vに設定する。何れも容量放電式点火コイルの1次側に供給する電圧としては非常に低い電圧ではあるが、後段の回路でLC共振を利用し電圧を倍程度まで引き上げることができるため、直接点火コイルの1次側にエネルギーを供給する点火コンデンサの両端間電位差は約200〜320Vとなり、一般的な容量放電式点火装置と同レベル以上の出力電圧を得ることができる。また、上記タンクコンデンサ201の充電目標が100〜160V程度の電圧であれば汎用の電子部品を使用でき、部品の選択肢として非常に広がり、小型、安価なものを選択できるようになる。またDC/DCコンバータも出力の小さい、効率の良い物を選択でき、発熱も抑えることができるようになる。
The charging target of the
次に、点火コンデンサ112の充電動作について、図3のタイミングチャートを参照しながら説明する。図中、a)は制御装置103から第2のスイッチ113へハーフブリッジ駆動回路202を介して印加される制御信号波形Sc、b)は同じく制御装置103から第1のスイッチ105へハーフブリッジ駆動回路202を介して印加される制御信号波形Si、c)は第2のスイッチ113がONしたときに点火コンデンサ112に流れる電流波形Ic、d1)はタンクコンデンサ201の両端電位差Vt(破線)、d2)は点火コンデンサ112両端間電位差V1(実線)、e)は点火コンデンサ112から点火コイル102の一次巻線102aに流れる一次電流I1、f)は同じく2次巻線102bに流れる二次電流I2を表している。
Next, the charging operation of the
図3(a)に示すように、信号ScがHigh(図3のタイミングT1)となると第2のスイッチ113はON、つまり導通状態となり、タンクコンデンサ201から図3(c)のような電流が共振コイル111を介して点火コンデンサ112へと流れる。このとき、共振コイル111と点火コンデンサ112との間で起こるLC共振により、図3(d1)に示すタンクコンデンサ両端間電位差Vt(破線)の倍以上の電位で点火コンデンサ112は充電され、満充電時の点火コンデンサ112の両端間電位差V1は図3(d2)の実線のように200V程度となる。この充電時間は10μ〜20μsec程度と非常に短く、これにより後述する容量放電式の多重点火が可能となる。
As shown in FIG. 3A, when the signal Sc becomes High (timing T1 in FIG. 3), the
続いて、その後の点火の動作について説明する。制御装置103は制御信号Sc(図3(a))をLowに切替え(図3のタイミングT2)、第2のスイッチ113を非導通の状態にする。この後、制御信号SiをHighに切替え、第1のスイッチ105を導通状態にする。このとき第1のスイッチ105と第2のスイッチ113の両方が同時期に導通状態とならないよう注意する必要がある。このため制御装置内の回路構成を、ロジック上で制御信号Scが同時期にHighとならないように制限しておく。両方が同時期に導通状態となるとタンクコンデンサ201に蓄えているエネルギーの全てが直接点火コイル102の1次巻線102aへと流れ込んでしまい、再度点火するためにはタンクコンデンサ201を一から充電することが必要になるが、これには時間を要し、多重点火等、短時間内での動作ができなくなってしまうためである。
Subsequently, the subsequent ignition operation will be described. The
また、第1のスイッチ105のエミッタはアースされていないフローティングの状態なので、ハーフブリッジ駆動装置202を利用して第1のスイッチ105を駆動できるようにする必要がある。このため、ハーフブリッジ駆動装置202はIGBTのゲートを駆動できる程度の電位差を作れるコンデンサ(図示していない)を備えている。前述の制御信号ScがHighのときに、前記コンデンサを利用して電位差を作り、制御信号SiがHighになると第1のスイッチ105のエミッタを基準として、前記電位差を第1のスイッチ105のゲートに与え、第1のスイッチ105を安定して駆動できるようにする。
Further, since the emitter of the
第1のスイッチ105がON、つまり導通状態となると点火コンデンサ112から図3(e)のような1次電流I1が点火コイル102の1次巻線102aを流れる。1次巻線102aに電流が流れ始めると、磁気的に結合状態にあり、かつ1次巻線102aに対して巻数を多くしている2次巻線102bには誘導起電力による高電圧V2が順方向(本例では点火プラグの中心電極(2次巻線側)が負の状態になる方向を順方向と称することにする)に発生し、これにより点火プラグ101の電極間で絶縁破壊を起こし、図3(f)のような2次電流I2が点火プラグ101の電極間を順方向(図3(f)の例では負側、すなわち点火プラグ101の側方電極(GND側)から中心電極に向かって電流(図示I2)が流れる方向を順方向と称する)に流れる。
When the
引き続き多重点火の動作について説明する。図3(e)に示すように、1次電流I1がまだ流れている最中に制御信号SiをLow(図3のタイミングT3)、つまり第1のスイッチ105を非導通状態にすると、2次巻線102bには誘導起電力により先ほどとは逆方向の高電圧V2が発生し、図3(f)のように逆方向(すなわち正側)の2次電流I2が継続して流れる。
Next, the operation of multiple ignition will be described. As shown in FIG. 3E, if the control signal Si is set to Low (timing T3 in FIG. 3) while the primary current I1 is still flowing, that is, the
制御信号SiをLowにした直後(図3のタイミングT3から僅かに後)、図3(a)に示すように制御信号ScをHighへと切替え、第2のスイッチ113を導通状態にすることで点火コンデンサ112を再充電しておく。逆方向の火花放電が継続している間に点火コンデンサ112の再充電を完了し、制御信号Si(図3(b))をHighへと切替える(図3のタイミングT4)と再び順方向の誘導起電力が発生し、継続して今度は順方向に放電電流が流れ始める。
Immediately after the control signal Si is set to Low (slightly after the timing T3 in FIG. 3), the control signal Sc is switched to High as shown in FIG. 3A, and the
このように、火花放電が継続している最中に、つぎつぎとスイッチング動作を繰り返すことで順方向、逆方向にと継続して火花放電電流を流す、いわゆる、交流の連続火花放電を起こすことができる。このような交流の連続火花放電を発生させるためには点火コイル102の1次巻線102aと2次巻線102bの巻数比を大きく、例えば100倍から200倍程度とする方が良い。また点火コイルの放電時間特性も少し長めとなるように、2次巻線102bの巻数を多く、例えば5000から10000ターン程度としておくと良い。スイッチング動作の間隔は50μ〜500μsec程度とすると良い。
Thus, while the spark discharge is continuing, the so-called continuous spark discharge of alternating current that causes the spark discharge current to flow continuously in the forward direction and the reverse direction by repeating the switching operation one after another can be caused. it can. In order to generate such AC continuous spark discharge, it is better to increase the turn ratio of the primary winding 102a and the secondary winding 102b of the
実施の形態2.
次に、点火コンデンサ112の他の充電動作について、図4のタイミングチャートを参照しながら説明する。図中、a)〜f)はそれぞれ図3で説明したと同じ各部波形図である。すなわち、a)は制御信号波形Sc、b)は制御信号波形Si、c)は第2のスイッチ113がONしたときに点火コンデンサ112に流れる電流波形Ic、d1)はタンクコンデンサ201の両端電位差Vt(破線)、d2)は点火コンデンサ112両端間電位差V1(実線)、e)は点火コンデンサ112から点火コイル102の一次巻線102aに流れる一次電流I1、f)は同じく2次巻線102bに流れる二次電流I2を表している。
Embodiment 2. FIG.
Next, another charging operation of the
図3と異なる点は、図3では1次電流I1がまだ流れている最中に制御信号SiをLow(図3のタイミングT3)としたが、図4においては、点火コイル102の1次巻線102aに流れる1次電流I1(図4(e))が流れ終わってから、制御信号Si(図4(b))をLowとし、続いて制御信号Sc(図4(a))をHighとして点火コンデンサ112を再充電し、その後、制御信号Sc(図4(a))をOFFとした後、再び制御信号Si(図4(b))をHighとするような点火操作を繰返し行うようにしたものである。
The difference from FIG. 3 is that the control signal Si is set to Low (timing T3 in FIG. 3) while the primary current I1 is still flowing in FIG. 3, but in FIG. After the primary current I1 (FIG. 4 (e)) flowing through the
このようにすると、火花点火放電は途切れ途切れにはなってしまうが、実施の形態1と同様に長期間の着火機会を得ることができる。この実施の形態2によれば、点火装置として放電の連続性を要求されないので、モニタ装置204によるタンクコンデンサ201の充電電圧モニタ値が目標値から大きく乖離している場合、例えば充電目標100Vに対して50Vを下回ったと判断されるような場合には、トランジスタ208を導通させて多重点火を禁止したり、例えば通常は50μsec間隔で20回の多重点火を実施していたものを、100μsec間隔で10回、あるいは200μsec間隔で5回というように、多重点火の回数を減らし電荷の消費量を削減、あるいは多重点火の間隔を広くし充電期間を増加させ、着火の期間としては同等のまま次の点火を確実に実施するための充電を優先することができる。
In this way, the spark ignition discharge is interrupted, but a long-term ignition opportunity can be obtained as in the first embodiment. According to the second embodiment, since the continuity of discharge is not required as the ignition device, when the monitoring value of the charging voltage of the
以上のようにこの発明は、LC共振を利用することによりDC/DCコンバータの昇圧電圧を低く抑えることができるので、DC/DCコンバータを効率良く動作させることができるようになり、回路の消費電力を低く抑えることができる。
また、LC共振を利用するとDC/DCコンバータの昇圧電圧を低く抑えることができるので、耐電圧の低い部品を選択でできるようになり、小型化、低コスト化することができる。更に、非常に短時間で点火コンデンサを充電できるので、交流の連続火花放電、容量放電式での多重点火が可能となる。
As described above, according to the present invention, since the boosted voltage of the DC / DC converter can be kept low by using the LC resonance, the DC / DC converter can be operated efficiently, and the power consumption of the circuit Can be kept low.
Further, when LC resonance is used, the boosted voltage of the DC / DC converter can be kept low, so that components with a low withstand voltage can be selected, and the size and cost can be reduced. Furthermore, since the ignition capacitor can be charged in a very short time, it is possible to perform multiple continuous ignition using an alternating current spark discharge and a capacitive discharge method.
この発明による点火装置は、内燃機関を利用する自動車、二輪車、船外機、その他特殊機械などに広く搭載され燃料への着火を確実に行えるようになるので、内燃機関を効率良く運転できるようになると共に、燃料枯渇問題、環境保全に役立つものである。 The ignition device according to the present invention is widely installed in automobiles, motorcycles, outboard motors, and other special machines that use an internal combustion engine, and can reliably ignite fuel, so that the internal combustion engine can be operated efficiently. At the same time, it is useful for fuel depletion and environmental conservation.
100 バッテリ、 101 点火プラグ、 102 点火コイル、
103 制御装置、 104 エネルギー供給装置、 105 第1のスイッチ、
110 直流電源、 111 共振コイル、 112 点火コンデンサ、
113 第2のスイッチ、 202 ハーフブリッジ駆動回路、
203 DC/DCコンバータ、 204 モニタ回路、
205 電圧調整回路。
100 battery, 101 spark plug, 102 ignition coil,
103 control device, 104 energy supply device, 105 first switch,
110 DC power supply, 111 resonant coil, 112 ignition capacitor,
113 second switch, 202 half-bridge drive circuit,
203 DC / DC converter, 204 monitor circuit,
205 Voltage adjustment circuit.
この発明における点火装置は、点火プラグに高電圧を供給する点火コイルと、前記点火コイルにエネルギーを供給するエネルギー供給装置と、前記点火コイルと前記エネルギー供給装置との間にフローティング状態で配置された第1のスイッチと、前記第1のスイッチの導通を制御する制御装置とを備えた点火装置であって、前記エネルギー供給装置は、それぞれ同一パッケージ内に配置された、直流電源と、前記直流電源につながる共振コイルと、前記共振コイルにつながる点火コンデンサと、前記点火コンデンサとアースとの間に配置される第2のスイッチと、前記第2のスイッチのスイッチング動作後に前記第1のスイッチのスイッチングを可能にするハーフブリッジ駆動回路とを備え、前記エネルギー供給装置は、前記制御回路からの第1の指令によって前記第2のスイッチがON、前記第1のスイッチがOFFされることにより、前記共振コイルと前記点火コンデンサとでLC共振を発生させ、前記直流電源の出力電圧値よりも絶対値が大きな電圧値となるよう前記点火コンデンサを充電し、前記制御回路からの第2の指令によって前記第2のスイッチがOFF、前記第1のスイッチがONされることにより、前記点火コンデンサのエネルギーを前記点火コイルに供給するようにすると共に、前記ハーフブリッジ駆動回路はフローティング状態にある前記第1のスイッチを安定駆動するようにしたことを特徴とするものである。 An ignition device according to the present invention is arranged in a floating state between an ignition coil that supplies a high voltage to an ignition plug, an energy supply device that supplies energy to the ignition coil, and the ignition coil and the energy supply device An ignition device comprising a first switch and a control device for controlling conduction of the first switch, wherein the energy supply devices are arranged in the same package , respectively , and the DC power source A resonance coil connected to the resonance coil, an ignition capacitor connected to the resonance coil, a second switch disposed between the ignition capacitor and the ground, and switching of the first switch after the switching operation of the second switch. and a half bridge drive circuit that allows the energy supply device, from the control circuit When the second switch is turned on and the first switch is turned off by a command of 1, LC resonance is generated between the resonance coil and the ignition capacitor, and the absolute value is larger than the output voltage value of the DC power supply. Is charged with a large voltage value, and the second switch is turned off and the first switch is turned on by a second command from the control circuit, whereby the energy of the ignition capacitor is reduced. The first bridge is supplied to the ignition coil, and the half-bridge drive circuit stably drives the first switch in a floating state .
Claims (8)
て、前記エネルギー供給装置は、直流電源と、前記直流電源につながる共振コイルと、前記共振コイルにつながる点火コンデンサと、前記点火コンデンサとアースとの間に配置される第2のスイッチとを備え、前記エネルギー供給装置は、前記制御回路からの第1の指令によって前記第2のスイッチがON、前記第1のスイッチがOFFされることにより、前記共振コイルと前記点火コンデンサとでLC共振を発生させ、前記直流電源の出力電圧値よりも絶対値が大きな電圧値となるよう前記点火コンデンサを充電し、前記制御回路からの第2の指令によって前記第2のスイッチがOFF、前記第1のスイッチがONされることにより、前記点火コンデンサのエネルギーを前記点火コイルに供給するようにしたことを特徴とする点火装置。 An ignition coil that supplies a high voltage to the spark plug, an energy supply device that supplies energy to the ignition coil, a first switch that is disposed between the ignition coil and the energy supply device, and the first switch An ignition device including a control device for controlling conduction of the switch, wherein the energy supply device includes a DC power source, a resonance coil connected to the DC power source, an ignition capacitor connected to the resonance coil, and the ignition capacitor; A second switch disposed between the control circuit and the energy supply device, wherein the second switch is turned on and the first switch is turned off in response to a first command from the control circuit. Due to this, LC resonance is generated between the resonance coil and the ignition capacitor, and a voltage value whose absolute value is larger than the output voltage value of the DC power supply The ignition capacitor is charged so that the second switch is turned OFF and the first switch is turned ON by a second command from the control circuit, so that the energy of the ignition capacitor is supplied to the ignition coil. An igniter characterized by that.
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